JP2002195860A - Vortex flowmeter - Google Patents

Vortex flowmeter

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JP2002195860A
JP2002195860A JP2000394126A JP2000394126A JP2002195860A JP 2002195860 A JP2002195860 A JP 2002195860A JP 2000394126 A JP2000394126 A JP 2000394126A JP 2000394126 A JP2000394126 A JP 2000394126A JP 2002195860 A JP2002195860 A JP 2002195860A
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Japan
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vortex
pipe
detector
tube
flange portion
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Japanese (ja)
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Shuji Urabe
修司 占部
Hiroaki Motohashi
浩明 本橋
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vortex flowmeter realizing a reduction in assembling man-hours and realizing the expansion of the scope of application relative to the kinds of fluids. SOLUTION: This vortex flowmeter is equipped with a columnar vortex generator provided perpendicularly to a pipe line to be measured and a vortex detector having a piezoelectric element embedded therein and provided downstream of the vortex generator, and measures the rate of flow by detecting an alternating force exerted on the piezoelectric element by a Karman vortex generated by the vortex generator. The vortex detector is airtightly fixed by ultrasonic welding to a pipe body constituting the pipe line. Further, a circular projection is provided on a flange formed on the vortex detector and 'a crimp pattern' is formed on its surface to be connected to the pipe body, thereby enhancing weldability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小口径の管路に流
れる流体の流量を測定する小型プラスチック渦流量計に
関し、組み立て工数の削減を図るとともに流体の種類に
対する適用範囲の拡大を図った渦流量計に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized plastic vortex flowmeter for measuring the flow rate of a fluid flowing through a small-diameter pipe, and to reduce the number of assembling steps and expand the range of application to the type of fluid. It relates to a flow meter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来例を示す小型プラスチック渦
流量計の断面構成図である。図4において、1は管体で
あり、測定流体2が流れる管路1aが形成されている。
この管路1内には渦発生体3が形成されており、その下
流側にはさや6の内部に圧電素子4が収納された渦検出
器7が配置されている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a sectional view of a small plastic vortex flowmeter showing a conventional example. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a tube, and a tube 1a through which the measurement fluid 2 flows is formed.
A vortex generator 3 is formed in the pipe 1, and a vortex detector 7 in which a piezoelectric element 4 is accommodated inside a sheath 6 is disposed downstream of the vortex generator 3.

【0003】一般に管体1およびさや6の材質は、測定
流体2が一般工業水の場合は例えばPPS樹脂が用いら
れ、測定流体が純水や薬品の場合は、例えばPFA樹脂
が用いられる。
In general, the material of the tube 1 and the sheath 6 is, for example, PPS resin when the measuring fluid 2 is general industrial water, and for example, PFA resin when the measuring fluid is pure water or chemicals.

【0004】図5は渦検出器7を管体1に固定した状態
の要部断面図である。渦検出器7はフランジ部7aを備
えた断面T字状に形成されており、管体1に形成された
貫通孔8から管路1a内に挿入され、ねじ9によって管
体1に固定されている。また、管体1と渦検出器7はO
−リング10によってシールされ、測定流体が管体1の
外部に漏れ出すことを防止している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part in a state where the vortex detector 7 is fixed to the tubular body 1. The vortex detector 7 is formed in a T-shaped cross section having a flange portion 7a, is inserted into the pipe line 1a through a through hole 8 formed in the pipe body 1, and is fixed to the pipe body 1 by screws 9. I have. The tube 1 and the vortex detector 7 are O
Sealed by a ring 10 to prevent the measuring fluid from leaking out of the tube 1;

【0005】図4に戻り、管路1aに測定流体2が流れ
ると渦発生体3によりカルマン渦が発生し、このカルマ
ン渦により圧電素子4に作用する交番力を信号処理回路
(PCB)11によって検出し、測定流体2の流量を測
定することができる。
Returning to FIG. 4, when the measurement fluid 2 flows through the pipe 1a, a Karman vortex is generated by the vortex generator 3, and the alternating force acting on the piezoelectric element 4 by the Karman vortex is changed by a signal processing circuit (PCB) 11. It is possible to detect and measure the flow rate of the measurement fluid 2.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この様な従
来装置においては、シール部材としてO−リングを用い
ているため測定対象の流体に対して材質を選択する必要
がある。即ち、一般用としてはニトリルゴム、高温用に
はフッ素ゴム、薬液用にはパーフロロエストラマが用い
られるが、測定対象流体が超純水や高純度の薬液の場
合、O−リングの隙間の液だまりやO−リング自身から
のイオン溶出が問題となり、O−リングの使用を望まな
いアプリケーションもある。
In such a conventional apparatus, since an O-ring is used as a sealing member, it is necessary to select a material for a fluid to be measured. That is, nitrile rubber is used for general purposes, fluorine rubber is used for high temperatures, and perfluoroelastomer is used for chemicals. However, when the fluid to be measured is ultrapure water or a high-purity chemical, the liquid in the gap between the O-rings is used. In some applications, the elution of ions from the stagnation or the O-ring itself becomes a problem, and the use of the O-ring is not desired.

【0007】図6(a,b)はこのようなO−リングを
用いず管体1と渦検出器7を溶接により固定した従来例
を示すものである。図では(a)において管体1と渦検
出器7を溶接接続する。次に図(b)に示すように信号
処理回路(PCB)11を取付けた上面カバー20と下
面カバー21で管体1を挟んで固定する。
FIGS. 6A and 6B show a conventional example in which the tube 1 and the vortex detector 7 are fixed by welding without using such an O-ring. In the figure, the pipe 1 and the vortex detector 7 are connected by welding in FIG. Next, as shown in FIG. 2B, the tube 1 is sandwiched and fixed between the upper cover 20 and the lower cover 21 to which the signal processing circuit (PCB) 11 is attached.

【0008】溶接接続では溶接棒の使用を妨げるので、
溶接箇所の周囲に空間を確保する必要がある。即ち、空
間が取れない場合は溶接作業時に周囲の樹脂管体が溶け
てしまう。また、信号処理回路11等を保護するための
上下面カバーが必要であり、その場合は部品点数も増加
して、組み立て工数がかかりコスト高となる。
[0008] Since the welding connection hinders the use of a welding rod,
It is necessary to secure a space around the welding point. That is, if a space cannot be obtained, the surrounding resin pipe will melt during the welding operation. In addition, upper and lower covers are required to protect the signal processing circuit 11 and the like. In this case, the number of components is increased, the number of assembly steps is increased, and the cost is increased.

【0009】本発明は、上述の問題点を解決するもので
ある。本発明は、組み立て工数の削減を図るとともに流
体の種類に対する適用範囲の拡大を図った渦流量計を提
供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide a vortex flowmeter that reduces the number of assembling steps and expands the applicable range for the type of fluid.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、請求項1においては、測定管路に直交し
て設けられた柱状の渦発生体と、圧電素子が埋設され前
記渦発生体の下流に設けられた渦検出器とを具備し、前
記渦発生体により発生するカルマン渦が前記圧電素子に
作用する交番力を検出して流量を測定する渦流量計にお
いて、前記渦検出器は前記管路を構成する管体に超音波
溶接により気密に固定されたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in the first aspect, a columnar vortex generator provided orthogonally to a measurement pipe and a piezoelectric element are embedded. A vortex detector provided downstream of the vortex generator, wherein a Karman vortex generated by the vortex generator detects an alternating force acting on the piezoelectric element to measure a flow rate, wherein the vortex flowmeter The detector is air-tightly fixed to the pipe constituting the pipe by ultrasonic welding.

【0011】請求項2においては、請求項1記載の熱式
流量計において、前記渦検出器にはフランジ部が形成さ
れており、フランジ部と前記管体が超音波溶接により固
定されたことを特徴とする。ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the thermal flow meter according to the first aspect, the vortex detector has a flange portion, and the flange portion and the tube are fixed by ultrasonic welding. Features. It is characterized by the following.

【0012】請求項3においては、請求項2記載の熱式
流量計において、前記フランジ部が管体と接触する部分
には表面にリング状の凸部が形成されていることを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, in the thermal flow meter according to the second aspect, a ring-shaped convex portion is formed on a surface of a portion where the flange portion contacts the pipe.

【0013】請求項4においては、請求項2記載の熱式
流量計において、前記フランジ部が管体と接触する部分
には「しぼ模様」が形成されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the thermal flow meter according to the second aspect, a "grain pattern" is formed at a portion where the flange portion contacts the pipe.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1(a〜c)は、本発明の実施
形態の一例を示す要部構成説明図であり、図(a)は平
面図、図(b)は図(a)のA−A断面図、図(c)は
図(a)のB−B断面図である。これらの図において、
図4に示す従来例とは管体1の構造と渦検出器7の管体
への固定方法が異なっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 (a) to 1 (c) are explanatory views of a main part of an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a view (a). (A) is a sectional view taken along the line AA, and FIG. (C) is a sectional view taken along the line BB in FIG. In these figures,
4 differs from the conventional example shown in FIG. 4 in the structure of the tube 1 and the method of fixing the vortex detector 7 to the tube.

【0015】即ち、本実施例においては管体1と渦検出
器7の固定を超音波溶接により行なっている。この発明
で使用する管体1は図6で示す従来例の下面カバー20
と管体1が一体成形され、この一体成形された管体に上
面カバー21が取付けられる。11は信号処理回路(P
CB)固定部材である。
That is, in this embodiment, the tube 1 and the vortex detector 7 are fixed by ultrasonic welding. The tube 1 used in the present invention is a conventional lower cover 20 shown in FIG.
And the tube 1 are integrally formed, and the top cover 21 is attached to the integrally formed tube. 11 is a signal processing circuit (P
CB) Fixing member.

【0016】24は中央に孔24aが形成されたフラン
ジ押えである。このフランジ押えは測定流体圧が高い場
合に溶接部の補強をするもので、断面凸状に形成されて
おり、前記孔24aに渦検出器7の先端部を挿入してね
じ9によりフランジ7を管体1側に押圧する。
Reference numeral 24 denotes a flange holder having a hole 24a formed in the center. The flange retainer reinforces the welded portion when the measured fluid pressure is high, and is formed to have a convex cross section. The tip of the vortex detector 7 is inserted into the hole 24a, and the flange 7 is screwed by the screw 9. Press to the tube 1 side.

【0017】図2(a〜c)は本発明に使用する渦検出
器7のさやの形状を示すもので、図(a)は平面図、図
(b)は図(a)のA−A断面図、図(c)は図(a)
のB−B断面図であり、図(b)のeで示す部分が管路
内に露出する。これらの図において、イで示す部分はシ
ール用接触点でありフランジ部7aが管体1と接触する
部分の中央付近に円状に形成された突起である。
FIGS. 2A to 2C show the sheath shape of the vortex detector 7 used in the present invention. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is AA in FIG. Sectional view, Figure (c) is Figure (a)
5B is a sectional view taken along line B-B, and a portion indicated by e in FIG. In these figures, the portion indicated by a is a contact point for sealing, and is a projection formed in a circular shape near the center of the portion where the flange portion 7a contacts the tubular body 1.

【0018】この突起は超音波溶接に際してエネルギー
を集中させ溶着を促進させる手段として機能する。な
お、イで示す突起部は例えば図(D)に示すように90
°の角度で高さ0.2mm程度とした。また、突起が形
成された側のフランジ部7aが管体1と接触する部分に
は「しぼ模様」が形成されている。
These projections function as a means for concentrating energy during ultrasonic welding to promote welding. Incidentally, the projection shown by a is 90, for example, as shown in FIG.
The height was about 0.2 mm at an angle of °. Further, a “grain pattern” is formed in a portion where the flange portion 7 a on the side where the protrusion is formed contacts the tubular body 1.

【0019】「しぼ模様」とは表面に数十μmpp程度
の粗さのしわを形成したもので、予め型にしぼ模様を設
けておいて渦検出器を成形する際に同時に形成するもの
とする。なお、「しぼ模様」については次のように定義
されている。 「しぼ」=「texture」=「皺(しわ)」
The "grain pattern" is a wrinkle having a roughness of about several tens of mpp formed on the surface. The wrinkle pattern is formed on a mold in advance and formed at the same time when the vortex detector is formed. . The “grain pattern” is defined as follows. "Shibo" = "texture" = "wrinkle"

【0020】プラスチック工業用語では、成形品表面に
デザイン模様としてつける皮・梨地・木目・布目などを
「しぼ」または「しぼ模様」という。一般的には、織物
の糸の撚り方の具合で、織物の表面にあらわれた凹凸。
または皮や紙に加工した皺のような凹凸である。
In the plastics technical terminology, leather, satin finish, wood grain, cloth grain, etc. to be applied as a design pattern on the surface of a molded product are called "grain" or "grain pattern". Generally, irregularities appearing on the surface of the fabric, depending on how the yarn of the fabric is twisted.
Or it is uneven like a wrinkle processed on leather or paper.

【0021】図3(a〜c)は本発明に使用する超音波
溶接の溶接ホーンの形状を示すもので、図(a)は平面
図、図(b)は図(a)のA−A断面図、図(c)は図
(a)のB−B断面図である。これらの図において、溶
接ホーン30には穴30aが形成されており、この穴に
渦検出器7の先端部を挿入して超音波溶接を行なう。
3 (a) to 3 (c) show the shape of a welding horn for ultrasonic welding used in the present invention. FIG. 3 (a) is a plan view, and FIG. 3 (b) is AA in FIG. 3 (a). FIG. 2C is a cross-sectional view of FIG. In these figures, a hole 30a is formed in the welding horn 30, and the tip of the vortex detector 7 is inserted into this hole to perform ultrasonic welding.

【0022】上述の構成によれば渦検出器7と管体1が
超音波溶接により接続され、更にその接触面に突起や
「しぼ模様」が形成されているので良好な溶着が可能で
あり、溶接ホーンに形成された穴に渦検出器7の先端部
を挿入して超音波溶接を行なうので溶接箇所の周囲に空
間を確保する必要がなく周囲の樹脂管体が溶けるという
心配がない。
According to the above-described structure, the vortex detector 7 and the tube 1 are connected by ultrasonic welding, and furthermore, a projection or a "grain pattern" is formed on the contact surface, so that good welding is possible. Since ultrasonic welding is performed by inserting the tip of the vortex detector 7 into the hole formed in the welding horn, there is no need to secure a space around the welding location, and there is no fear that the surrounding resin pipe will melt.

【0023】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。本
発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし
得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄
の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の
変更、変形を包含するものとする。
The foregoing description of the present invention has been presented by way of illustration and example only and in certain preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made in the present invention without departing from its essentials. The scope of the present invention defined by the description in the claims section is intended to cover alterations and modifications within the scope.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1によれば、渦検出器を管路を構成する管体に超音
波溶接により固定したので、組み立て工数の削減を図る
とともに流体の種類に対する適用範囲の拡大することが
できる。
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, since the vortex detector is fixed to the pipe constituting the pipe by ultrasonic welding, the number of assembling steps can be reduced. The range of application for the type of fluid can be expanded.

【0025】請求項2においては、渦検出器にフランジ
部を形成し、そのフランジ部と管体を超音波溶接により
固定したので溶接ホーンを用いて全周を同時に溶接する
ことができる。
According to the second aspect, since the flange portion is formed on the vortex detector and the flange portion and the pipe are fixed by ultrasonic welding, the entire circumference can be simultaneously welded using the welding horn.

【0026】請求項3においては、フランジ部が管体と
接触する部分に表面にリング状の突起を形成したので溶
接性が向上する。
In the third aspect, a ring-shaped projection is formed on the surface of the portion where the flange portion comes into contact with the pipe, so that the weldability is improved.

【0027】請求項4においては、フランジ部が管体と
接触する部分に「しぼ模様」を形成したのでックで形成
したので、前述の突起との相乗効果により溶接性が向上
する。
According to the fourth aspect of the present invention, since a "grain pattern" is formed at a portion where the flange portion comes into contact with the tube, the flange is formed with a hook, so that the weldability is improved by a synergistic effect with the above-mentioned projection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の一例を示す要部構成説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main configuration showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明で使用する渦検出器の拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a vortex detector used in the present invention.

【図3】本発明で使用する溶接ホーンを用いた超音波溶
接の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of ultrasonic welding using a welding horn used in the present invention.

【図4】従来例を示す要部構成図である。FIG. 4 is a main part configuration diagram showing a conventional example.

【図5】従来のO−リングによるシール構造を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional seal structure using an O-ring.

【図6】従来の溶接構造による組み立て状態を示す断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view showing an assembled state by a conventional welding structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 管体 2 測定流体 3 渦発生体 4 圧電素子 7 渦検出器 7a フランジ部 9 ねじ 10 O−リング 11 信号処理回路(PCB) 21 上面カバー 24 フランジ押え 30 超音波溶接ホーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tube 2 Measurement fluid 3 Vortex generator 4 Piezoelectric element 7 Vortex detector 7a Flange part 9 Screw 10 O-ring 11 Signal processing circuit (PCB) 21 Top cover 24 Flange holder 30 Ultrasonic welding horn

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定管路に直交して設けられた柱状の渦発
生体と、圧電素子が埋設され前記渦発生体の下流に設け
られた渦検出器とを具備し、前記渦発生体により発生す
るカルマン渦が前記圧電素子に作用する交番力を検出し
て流量を測定する渦流量計において、 前記渦検出器は前記管路を構成する管体に超音波溶接に
より気密に固定されたことを特徴とする渦流量計。
1. A vortex generator having a columnar vortex generator provided orthogonally to a measurement pipe, and a vortex detector having a piezoelectric element embedded therein and provided downstream of the vortex generator. In a vortex flowmeter for measuring a flow rate by detecting an alternating force in which the generated Karman vortex acts on the piezoelectric element, the vortex detector is air-tightly fixed to a pipe constituting the pipe by ultrasonic welding. A vortex flowmeter.
【請求項2】前記渦検出器にはフランジ部が形成されて
おり、該フランジ部と前記管体が超音波溶接により固定
されたことを特徴とする請求項1記載の渦流量計。
2. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the vortex detector has a flange portion, and the flange portion and the tube are fixed by ultrasonic welding.
【請求項3】前記フランジ部が管体と接触する部分には
表面にリング状の凸部が形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の渦流量計。
3. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein a ring-shaped convex portion is formed on a surface of the portion where the flange portion contacts the pipe.
【請求項4】前記フランジ部が管体と接触する部分には
「しぼ模様」が形成されていることを特徴とする請求項
1記載の渦流量計。
4. A vortex flowmeter according to claim 1, wherein a "grain pattern" is formed at a portion where said flange portion comes into contact with the tube.
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